发电机定子线棒绝缘击穿后故障点查找方法的探索与实践

2020-05-15邹高增雷挺宇

水电与新能源 2020年3期

邹高增，杨春，雷挺宇

(湖北清江水电开发有限责任公司，湖北宜昌 443000)

达岱电厂位于柬埔寨王国戈公省达岱河下游，总电站装机容量246 MW，装3台82 MW的水轮发电机组，平均年发电量8.58亿，年利用小时数3 488 h，目前是中国在柬埔寨迄今为止规模第二大的水电项目。

2019年4月份达岱电厂1号机组B修期间，由于发电机定子线棒下端绝缘盒检查更换，对发电机进行了盘车彻底清扫和常规试验(绝缘电阻、吸收比、定子绕组直流耐压及其泄漏电流、直流电阻测量试验)合格后，按照规程要求需对发电机定子线棒进行工频交流耐压试验[1]，进行了定子绕组1.5倍Un电压交流耐压试验[2]，其中B、C两相交流耐压试验合格通过，A相交流耐压试验过程中发生了击穿现象，耐压后A相对B、C两相及地绝缘值为零，定子绕组A交流耐压试验不合格，需排查绝缘故障点。

1 绝缘击穿原因分析及查找方法实践

1.1 定子线棒绝缘击穿原因分析

达岱电厂1号机定子线棒1.5Un电压工频交流耐压过程中，B、C两相工频交流耐压试验合格通过[1]，耐压前后其绝缘电阻无明显变化[3]；A相交流耐压试验加压到18.78 kV(1.36倍Un)时发生击穿现象，试验未通过。发生击穿后定子线棒A相对B、C两相及地绝缘值为零(本文的绝缘电阻测量值均为测量1 min后的稳定值)[4]，过段时间(约1 h)用500 V绝缘电阻表测量A相对B、C两相及地绝缘值为30 MΩ，用1 000 V绝缘电阻表测量A相对B、C两相及地绝缘值为0.1 MΩ，再次用5 000 V绝缘电阻表测量定子线棒A相对B、C两相及地绝缘值为零，击穿后绝缘有恢复现象；用5 000 V绝缘电阻表测量了三相定子线棒相互之间的绝缘电阻值(详细数据见表1)，综合上述数据初步判定定子线棒A相发生击穿现象，属于定子线棒主绝缘部分缺陷击穿，需查找故障点并处理。

表1 达岱电厂1号机定子线棒A相工频耐压后击穿后绝缘电阻测量记录表 MΩ

1.2 定子线棒绝缘击穿后查找方法实践

1.2.1 主要查找方法介绍

根据定子线棒绝缘击穿原因分析情况，本文主要以下几种方法查找故障点。

1)临界电压法。对绝缘故障部分从零开始缓慢加以直流电压，找到临界击穿电压点(当电压值闪烁跳动，电压值一般不高)，然后查看发光点，即为故障点。

2)电容发电法。用电压较高的绝缘电阻表(可选择1 000 V及以上的绝缘电阻表)测量B、C相(B、C相短接，以达到更大电容值)对A相绝缘电阻值至少1 min，以进行B、C对A相之间电容充电，然后用A相对B、C相进行瞬间放电，期间观察发光点，即为故障点。

3)冲击电压法。用电压更高的雷击计数器校验仪(3 000 V以上直流电压)对A相进行脉冲电压放电，期间观察发光点，即为故障点。

以上三种方法1、2和3试验电压由低到高，建议根据现场情况按照电压低到高逐步参考实施，以防止绝缘再次发生击穿，不利于故障点查找发现。

1.2.2 查找方法实践过程介绍

结合表1数据分析，定子绕组A相发生击穿现象后[4]，用500 V绝缘电阻表测量对地绝缘电阻值为30 MΩ，用1 000 V绝缘电阻表测量对地绝缘电阻值为0.1 MΩ，绕组绝缘也有所恢复，初步确认击穿点位于定子线棒与定子铁芯之间，着重观察铁芯上下端部和线棒接触部分，且故障点临界击穿电压较低，适合临界电压法。结合定子线棒A相击穿时闪络火光位置附件检测查看发现疑似缺口部分(如图1)，将该点作为重点观察部位检查。

图1 定子线棒A相击穿时闪络火光位置图

线棒绝缘击穿后，利用临界电压法排查故障点所施加的电压一般不高，故障点再次发光会比较弱，所以实施最好选在晚上，然后将所有的灯光关掉，以便于观察发光点。

首先在将B、C两相短接接地，在A相架设直流升压设备，本次结合表1数据分析，现场用1 000 V绝缘电阻表测量A相-B、C相及地绝缘电阻值时，绝缘电阻表电压闪烁且绝缘电阻值为0.1 MΩ，临界击穿电压值为用1 000 V左右，可用绝缘电阻表代替直流升压设备，观察人员安排在疑似故障区域，将所有灯光关掉，施加1 000 V直流电压，观察人员观察到发光点如图2，初步判断大概位置位于255槽下层线棒。

图2 施加1 000 V直流电压观察到发光点图

为进一步确认故障点，次日将疑似故障线棒从定子绕组A熔焊割离独立出来后(如图3)，对定子绕组A相进行了绝缘电阻测量试验，用5 000 V兆欧表测量独立出来的疑似故障线棒绝缘值为零，测量定子绕组A相甩开疑似故障线棒后的部分绝缘值恢复到交流耐压前的水平(15 s/60 s：25 MΩ/105 MΩ)，判定现独立出来的疑似故障线棒(255槽下层线棒)为故障线棒。

图3 割离故障线棒后的A相绕组图

确定255槽下层线棒为故障线棒，为进一步确认故障点是否只有1个，再次对定子绕组进行清扫干燥后，进行了定子绕组绝缘电阻、吸收比和直流耐压及其泄漏电流试验。试验符合规程要求后，用绝缘隔板将故障线棒从定子绕组A相隔开(以下定子绕组A相均为隔开故障线棒后的部分)，对定子绕组A相进行工频交流耐压(试验数据详见表2)，试验合格通过。至此，总计发现1处绝缘故障线棒点，为255槽下层线棒。